管道電伴熱保溫設計說明
時間:2015-01-16 09:20 來源:濟南綠光熱控 作者:Glight李新偉 點擊:
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管道電伴熱保溫設計說明
電伴熱是利用伴熱電纜輸出的熱量來補償管道、容器、罐體等儲運系統所耗散的熱量，以維持系統操作介質始終處在工藝要求的適宜溫區。所以，熱工設計首先要確定工藝裝置的熱損失即散熱量，然后根據散熱量確定所需伴熱電纜的功率和長度。
電伴熱是利用伴熱電纜輸出的熱量來補償管道、容器、罐體等儲運系統所耗散的熱量，以維持系統操作介質始終處在工藝要求的適宜溫區。所以，熱工設計首先要確定工藝裝置的熱損失即散熱量，然后根據散熱量確定所需伴熱電纜的功率和長度。
一：設計說明：
1.本電伴熱適用范圍:適用于室內外管道、容器、罐體等儲運系統、設備保溫和防凍。
2.電伴熱工程建議應在供貨方的指導下進行安裝施工,并做好詳細的工程進展記錄表.
3.電伴熱防凍系統設計原理：利用電熱來補充輸水或貯水過程中所散失的熱量，以維持水溫在一定的范圍內，達到保溫和防凍的目的，所以電伴熱仍需要有絕熱層、防潮層和保護層。
4.電伴熱防凍系統總體設計旨在經濟的滿足管道流體（如：水）系統防凍（降粘及防堵），從功能性、可實現性、經濟性的角度出發，達到防凍（降粘及防堵）的效果。
最低氣象溫度標準和防凍標準：
北京地區氣象參數（極端平均最低溫度ta=-17.1℃）；維持設備的水不結冰狀態，采用管道水系統維持在5℃的標準。計算管道最大的散熱功率。
設計需要確定的工藝參數
1) 管道要求的維持溫度tm(℃)；
2) 當地最低環境溫度ta(℃)；
3) 管道的外徑d(mm)；
4) 容器的表面積s(m2)；
5) 管道的保溫材料品種及厚度(mm)；
6) 管道是在室內或室外屬于什么工作區域。
二、系統設計：
2.1散熱量計算
散熱量計算有兩種方法：一查表法；二是按公式直接計算法。
2.1.1.查表法
首先根據需要伴熱的維持溫度tm和最低環境溫度ta
計算溫差：δt
δt＝tm-ta
根據δt查金屬管道散熱量（qb）見附表一
或設備散熱量（qp）見附表二
根據查得的qb或qp按下式計算出實際的散熱量
管道qtb＝＝f×qb
平壁設備qtp＝f×qp
式中：tm--需要伴熱的維持溫度（℃）
ta--極端平均最低溫度（℃），室內有空調的按室內空調最低溫度計算
qtb--管道實際需要伴熱熱量（w/m)
qtp--平壁實際需要伴熱熱量（w/m)
f----保溫材料修正參數見附表三
2.1.2.直接計算方法：
管道qtb={[2π(tm-ta) ]/［( lnd2/d1）1/λ+2/( d2α)]}×1.3 ………(1)
設備qtp=[(tm-ta)/(δ/λ+1/α)] ×1.3 …………………………… (2)
式中：
tm--需要伴熱的維持溫度（℃）
ta--極端平均最低溫度（℃），室內有空調的按室內空調最低溫度計算
λ--保溫材料的導熱系數，(w/m℃)
d1--保溫層內徑(mm)，(管道外徑)
d0--保溫層外徑(mm)
δ--保溫層厚度(mm)
ln--自然對數
α--保溫層外表面向大氣的散熱系數(w/㎡℃)與風速ω(m/s)有關
α=1.163(6+ω1/2) w/( ㎡℃ ) …………………………(3)
1.3--安全系數
2.1.3.管道材質修正系數
不同材質的導熱系數不同，在同等tm的情況下所需功率不同，修正系數f,見附表四；
qtb、qtp值的條件是鋼材，如材質變動應乘以材質修正系數。
q=qt×f w/m ………………………………………(4)
式中：
q--表示最后確定的總實際需要伴熱熱量（w/m)
qt--表示代表qtb、qtp伴熱熱量（w/m)
f----保溫材料修正參數見附表三
2.2確定電伴熱帶的功率及長度：
2.2.1.計算所需伴熱電纜的總長度l
a：計算管道所需伴熱電纜的總長度l1
用q值（qtb、qtp）來選擇合適規格的伴熱電纜，并確定每米管道lg所用伴熱電纜的長度和敷設方法。
lg=q/qm （m)……………………………………………(4)
式中：
lg--表示每米管道所用伴熱電纜的長度（m)
q--表示最后確定的總實際需要伴熱熱量（w/m)
qm--表示某一規格伴熱電纜在維持溫度tv時的輸出功率（w/m）
lg小于1時，每米管道采用的伴熱電纜小于1m無法敷設，所以lg不能小于1。
lg等于1時，則每米管道采用1 m該規格的伴熱電纜，單根直線敷設。
lg等于n時(n為整數)，則每米管道采用n根這種規格的伴熱電纜，n根直線敷設。
lg大于1且不等于n ，可采用螺旋卷繞敷設，節距為ls（m）
ls=π（d+d）/（lg2-1）0.5 m ………………………(6)
式中：
d為管道外徑（m）
d為伴熱電纜厚度（m）
管道部分用伴熱電纜長度，為：
l1＝管道總長度×lg （m）………………………………(7)
b：平面部分用伴熱電纜長度l2
1) 每平方米表面應敷設伴熱電纜長度為：
lp=（qp×f）/ qm m/㎡
2) lp≥3，即每㎡面積須敷設不短于3m長度的伴熱電纜。
3) 平面部分用伴熱電纜長度為：
l2=s×lp m…………………………………………………(8)
s為散熱平面面積（m2）。當管徑大于600mm時可當作平面容器處理。
c：管道附件用伴熱電纜長度
管道附件的熱損失可換算成一定長度相同管徑管道的熱損失，所需電纜應敷設在相應附件上。
管道附件所需伴熱電纜長度 = 附件散熱系數×每米管道所需同種電纜長度
1) 每個閥門所需電纜長度lf,為：
lf=kf×lg………………………………………………………（9)
式中，kf為閥門散熱系數
閥門散熱系數
閥門品種 閘 閥 蝶 閥 球 閥 球心閥
散熱系數 1.5 0.9 1.0 1.4
2) 每個管道其他附件所需電纜長度lj為：
lj=kj×lg …………………………………………………（10)
式中，kj為其他附件散熱系數
管道附件散熱系數
附件項目 法蘭 彎頭 直型接頭 t型接頭 托架 吊架
散熱系數 2 2 2 3 3 3
d：接頭留用長度l3
1) 每個電源引入端預留1m；
2) 每個尾端留0.5m；
3) 每個直型或t型接線盒預留0.5m；
4) 備用（按工程需要）；
所需伴熱電纜總長度l為（增加10%的安全系數）， l = （l1+l2+lf+lj+l3）×1.1
三：電熱帶選型：
在選擇電熱帶產品時，應綜合考慮各種因素，如適用性、經濟性、供電條件等，具體方法如下：
3.1 根據管道維持溫度及偶然性的最高操作溫度選定電熱帶的耐溫等級和發熱等級。
根據管道可能經受的最高溫度來選擇相應最高暴露溫度的電熱帶，確定管道是否會出現偶發性溫升(如蒸汽、熱水、熱油清掃管道)及最高溫度，所選電熱帶的最高暴露溫度應不低于偶發性溫升。如偶發性溫升高于最高暴露溫度，可在進行熱工估算后，調整安裝方法，即在電熱帶與管道之間加一層適當厚度的保溫層，以緩解偶發溫升對電熱帶的影響。
3.2根據功率—溫度曲線選擇電熱帶功率
選擇電熱帶的輸出功率，不是以標稱功率為依據，而是以系統維持溫度時電熱帶必須輸出的功率為依據。
選擇電熱帶的溫度等級及伴熱功率與系統所需的維持溫度有直接關系，應選用最高表面溫度高于系統維持溫度（例如20℃）并能補償體系熱損失的電熱帶。
3.3單一電源最大電熱帶的確定
從同一個電源接線盒引出的所有各段伴熱電纜的長度之和，稱為單一電源最大伴熱電纜長度。據此選擇過流保護開關的容量。根據管道分布及支線長短選用電熱帶，低功率電熱帶單根使用長度較大，適合較長的支線使用，若一根的功率不夠可用多根。
3.4 電熱帶結構的選擇
根據安裝環境和條件進行結構選擇
1）在塑料或表面涂有油漆，而不能可靠接地的容器和管道上選用屏蔽型產品。
2）在易燃易爆地區，或管內介質是易燃易爆介質，應選用屏蔽型防爆電伴熱產品。
3）管道內介質如有腐蝕性，或電纜有可能接觸腐蝕屏蔽層的化學品，則應采用防護型產品。
3.5 其他事項
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